Name: tracing transient waves with a bewley diagram
Uploaded: 2024-11-21T14:54:41.000Z
Duration: 1 min 12 s
Channel: JoVE

El envío de un correo electrónico desde una computadora es análogo a una señal eléctrica que se mueve a lo largo de una línea monofásica sin pérdidas.
El diagrama de celosía de Bewley ayuda a comprender lo que sucede cuando esta señal encuentra obstáculos o cambios en la línea.
Representa gráficamente el tiempo en unidades de tiempo transitorias y posición de línea, con diagonales que ilustran las ondas viajeras.
Cuando las ondas encuentran un obstáculo, las ondas reflejadas se calculan multiplicando la onda entrante por el coeficiente de reflexión.
El voltaje en cualquier punto de la línea se puede determinar sumando todos los términos directamente por encima de ese punto en el diagrama.
Por ejemplo, cuando una señal llega a través de un cruce de dos líneas sin pérdidas, experimenta reflexión a lo largo de la línea original y refracción en la nueva línea.
Se pueden escribir ecuaciones para el voltaje y la corriente en la unión para calcular las señales reflejadas y refractadas en términos de la señal entrante.
Este proceso puede extenderse a cruces de más de dos líneas, lo que permite la comprensión de redes complejas de líneas de transmisión.

líneas de transmisión: funcionamiento transitorio

Bewley Lattice Diagram

El diagrama reticular de Bewley, desarrollado por L. V. Bewley, organiza de manera eficaz las reflexiones que se producen durante los transitorios de las líneas de transmisión. Representa visualmente cómo se propagan y reflejan las ondas de tensión dentro de una línea de transmisión, lo que facilita la comprensión de las complejas interacciones que ocurren.

<img alt="Figure1" src="/files/ftp_upload/16177/16177_PT%20Figure_1.svg" style="height: 250px;">

En el diagrama, la escala vertical representa el tiempo transitorio de la línea, mientras que la escala horizontal representa la posición de la línea x. Las líneas diagonales del diagrama representan ondas que se propagan. Cada reflexión se calcula multiplicando la onda incidente que llega a un extremo por el coeficiente de reflexión en ese extremo.

El valor del coeficiente de reflexión se conoce tanto en el extremo receptor como en el transmisor. Estos coeficientes determinan la magnitud y la dirección de las ondas reflejadas cuando una onda incidente alcanza los respectivos extremos de la línea de transmisión.

Cuando una onda de tensión incidente viaja a lo largo de la línea y se refleja en el extremo receptor, la onda reflejada luego viaja de regreso y se refleja nuevamente en el extremo emisor, y este proceso continúa. Cada interacción, reflexión y onda resultante se representa en el diagrama, que muestra cómo se propagan las ondas a lo largo del tiempo.

Para determinar la tensión en cualquier punto del diagrama, se suman todos los términos que se encuentran directamente sobre ese punto. Este enfoque permite comprender cómo las ondas incidentes y reflejadas combinadas contribuyen a la tensión general en cualquier lugar y momento determinados.

El diagrama reticular de Bewley es una herramienta poderosa para visualizar y analizar la propagación de ondas en líneas de transmisión. Es particularmente útil para comprender el comportamiento de los transitorios y garantizar el diseño eficiente de los sistemas eléctricos. Al organizar las reflexiones y las transmisiones, los ingenieros pueden predecir las tensiones y las corrientes en varios puntos del sistema, lo que ayuda en el diseño y la resolución de problemas de las líneas de transmisión.

Líneas de transmisión: funcionamiento transitorio

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Ingeniería Eléctrica

Unit 1

Unidad 1

Transmission Lines: Transient Operation

Líneas de transmisión: régimen transitorio

KEY TERMS AND CONCEPTS

TÉRMINOS Y CONCEPTOS CLAVE

tracing transient waves with a bewley diagram

The Bewley lattice diagram organizes voltage-wave reflections in transmission-line transients. It helps students follow how a signal moves along a line and bounces back from each end. The diagram was developed by L. V. Bewley.

The vertical axis shows transient time, and the horizontal axis shows the line position x. Diagonal lines show traveling waves. These lines make the wave motion easier to read because each segment marks a wave moving through the line.

Each reflection is found by multiplying the incident wave that reaches an end by the reflection coefficient at that end. The reflection coefficient is known for both the receiving end and the sending end. These values control the size and direction of the reflected wave when the incident wave arrives.

An incident voltage wave can travel to the receiving end, reflect there, and then travel back to the sending end. It can reflect again, and the process continues over time. The diagram shows each interaction and the wave that results from it.

To find the voltage at any point on the diagram, add all of the terms directly above that point. This sum shows how the incident and reflected waves combine at a given place and time. The Bewley lattice diagram is a useful tool for visualizing wave propagation, studying transients, and supporting the design and troubleshooting of transmission lines.

Tracing Transient Waves with a Bewley Diagram

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traveling waves: lossless lines

Wave Speed on Lossless Transmission Lines

Traveling waves on a lossless transmission line are shaped by the line’s inductance and capacitance. The model starts with a single-phase, two-wire line of length Δx. It has loop inductance L H/m and line-to-line capacitance C F/m. A short section of the line can then be treated as a series inductance LΔx and a shunt capacitance CΔx. Voltage v(x,t) and current i(x,t) are written for any position x and time t along the line. Kirchhoff’s Voltage Law, or KVL, is used for the voltage relation.

boundary conditions: lossless lines

Transmission Line Reflections at Both Ends

Single-phase, two-wire, lossless transmission lines show how voltage and current waves reflect at both ends of a circuit. In this model, the line has a length, a surge impedance, and a wave velocity. These are set by the line’s inductance and capacitance per unit length. A home electrical wiring system can be treated this way in a simple circuit model. At the receiving end, the boundary condition says that the voltage equals the receiving-end impedance times the current. This relationship is...

bewley lattice diagram

The Bewley lattice diagram organizes voltage-wave reflections in transmission-line transients. It helps students follow how a signal moves along a line and bounces back from each end. The diagram was developed by L. V. Bewley. The vertical axis shows transient time, and the horizontal axis shows the line position x. Diagonal lines show traveling waves. These lines make the wave motion easier to read because each segment marks a wave moving through the line. Each reflection is found by...

lossy lines and overvoltages

Signal Attenuation and Power Losses

Transmission lines with series resistance and shunt conductance can weaken signals, change wave shape, and waste power. These effects are called attenuation, distortion, and power losses. They matter in long power lines and other practical transmission systems. When constant resistance and conductance are present, the voltage and current equations change. The propagation constant shows that the wave includes both forward-traveling and backward-traveling parts. As the wave moves along the line,...

insulation coordination

BIL and Surge Protection for Power Equipment

Insulation coordination matches electric equipment insulation strength with protective device settings to guard against expected overvoltages. Engineers choose these levels using judgment and cost. The goal is to keep equipment safe while avoiding unnecessary expense. Equipment can usually survive short, high transient overvoltages. Repeated tests with the same waveform can still give inconsistent results. For that reason, standard impulse voltage waveforms are used in testing. These waveforms...

key terms and concepts

Follow voltage waves as they reflect along a transmission line. Learn how the Bewley lattice diagram uses time, position, and reflection coefficients.

Tracing Transient Waves with a Bewley Diagram | JoVE K12

JoVE Core Electrical Engineering offers easy-to-understand animated videos that cover fundamental concepts of electric circuits along with circuit analysis techniques. It incorporates first-order and second-order circuits using operational amplifiers and circuit transformation concepts. The inclusion of practical design examples and real-world applications through scientist-in-action videos adds significant educational value, making complex concepts accessible.

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Tracing Transient Waves with a Bewley Diagram

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